宁春4号优选系改良的遗传机制研究

近年来,育种家在长期种植的宁春4号的群体里,使用“五圃法”提纯复壮了宁春4号,获得了宁春4号优选系(YX),其产量、品质及适应性均明显优于原始宁春4号。本研究利用55K芯片分析了原始宁春4号和YX系的遗传相似度,通过比较二者光合作用、转录组和代谢组,揭示YX系农艺性状改良的代谢及基因表达调节差异。全基因组55K芯片遗传分析发现,YX系和原始宁春4号在全基因组范围内仅有1170个SNP位点,两者的遗传相似度为97.79%,充分证明经过农民长期种植和五圃法提纯复壮后,YX系并未发生较大的遗传变异。表型分析表明,YX系的光合作用在分蘖期和抽穗期均高于原始宁春4号。代谢分析结果表明,与原始宁春4号相比,YX系叶中代谢水平增强的7种代谢物均是糖类化合物,在YX系根中也有11种糖类化合物水平被增强。光合碳同化速率增强及糖类物质水平提高可能是YX系产量超越原始宁春4号的主要生理原因。转录组分析结果表明,YX系根和叶中有大量编码生长调节因子的基因上调表达,说明YX系可能通过上调某些生长调节因子提高产量和适应性。